Устройство для фиксации перехода периодического сигнала через нуль Советский патент 1982 года по МПК G05B1/01 

(5) УСТРОЙСТВО для ФИКСАЦИИ ПЕРЕХОДА ПЕРИОДИЧЕСКОГО СИГНАЛА ЧЕРЕЗ НУЛЬ

. 1,

ИзоЬретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительной технике, автоматике, в частности в цифровых системах импульсно-фазового управления тиристорных преобразователей, для которых необходимо зафиксировать моменты перехода через нуль положительных и отрицательных полупериодов напряжения питающей сети.

Известно устройство для фиксации перехода периодического сигнала чеэез нуль, содержащее мостовой выпряvlитeль, ограничитель на стабилитроне, подключенный к выходу выпрямителя, накопительный конденсатор, импульсный трансформатор, пороговый Элемент, подключенный параллельно стабилитрону тиристор, к управляющему электроду которого присоединена одна из выходных обмоток импульсного трансформатора. Данное устройство позволяет получать выходные импульсы с удвоенной частотой входного

сигнала,т.е. при переходе через нуль как поло)кительных, так и отрицательных полупериодов напряжения входного сигнала fl 3Недостатком данного устройства является то, что задний фронт выходного 1 мпульса имеет форму обратной экспоненты, формируемой током разряда накопительного конденсатора че,Q рез обмотку импульсного трансформатора. Поэтому использование данного устройства в таких цифровых схемах, где срабатывание элементов (например, триггеров) происходит по днему фронту, требует введения дополнительных устройств, осуществляющих формирование длительности заднего фронта выходных импульсов, что приводит к усложнению устройства.

20 Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения фазового сдвига преобразованием его в интервал времени. В этом устройстве исследуемые напряжения поступают на два идентичных канала, каждый из которых состоит из входного устройства ограничителей и дифференцирующей цепи. Проходя по этим каналам, гармоничес1 ие напряжения преобразуются вначале в меандры, а затем в остроко нечные импульсы, фронты которых точ но соответствуют моментам переходов через нуль исходных напряжений. Для прямого измерения фа.зового сдвига отрицательные импульсы ограничивают, а положительные используют для управления триггером. Импульс первого канала открывает транзистор одного плеча триггера, а второе плеМО в это время закрыто; затем импульс второго канала вызывает срабатывание триггера и плечо закрывается. В анодной (коллекторной) цепи верхнего плеча триггера возникает прямоугольный импульс, длительность которого точно соответствует фазовому сдвигу между исследуемым напряжениями. ПрИ фазовом сдвиге , стремящемуся к нулю, но не равном нулю, на выходе триггера формируются прямоугольные импульсы длительностью 1; . Частота следования выходных импульсов триггера в этом случае рав на частоте сигнала, так как импульс на выходе триггера формируется при переходе входного напряжения от отри цательного полупериода к положительному 2 . Однако известное устройство обладает ограниченными функциональными возможностями, так как формирует выходные импульсы только при переходе входного напряжения через нуль от от рицательного полупериода к положительному, а переход входного сигнала через нуль от положительного полупериода к отрицательному устройство не фиксирует. Если триггер устройств запускается отрицательными импульсами, то выходные импульсы формируются только при переходе входного сигнала от положительного полупериода к отрицательному. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее аттенюа тор, выход которого через усилительограничитель соединен со счетным вхо дом первого триггера, введены три ин вертора, второй триггер и-элемент , причем вход первого инвертора подключен к выходу усилителя-ограничителя, а выход - к счетному входу второго триггера, выход которого через второй инвертор подключен к первому входу элемента И-НЕ и к сбросовому входу второго триггера, выход первого триггера через третий инвертор соединен с вторым входом элемента И-НЕ и со сбросовым входом первого триггера. На фиг. 1 представлена функциона-.льная схема устройства для фиксации перехода периодического сигнала через нуль; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство содержит аттенюатор 1, усилитель-ограничитель 2, триггеры 3 инверторы 5-7 элемент И-НЕ 8. Блок 1, представляющий собой регулируемый аттенюатор, соединен с усилителем-ограничителем 2, выпол.ненным в виде формирователя прямоугольных импульсов и .подключенным к счетному входу С-триггера 3 непосредственно и к счетному входу С-триггера k через инвертор 5- Инверсные выходы триггеров 3 соединены со входами инверторов 6-7 выходы которых соединены со сбросовыми входами S-триггеров и со входами элемента И-НЕ 8. На фиг. 2 приведены эпюры входного напряжения {поз. 9) импульсов: на счетных входах триггера 3 (поз. 10) и триггера А (поз. П) , на инверсных выходах триггера 3 (поз. 12) и триггера k (поз. 13). на входах элемента схемы И-,НЕ (поз. Т, 15) на выходе устройства (поз. 16). При поступлении на вход устройства периодического сигнала 9 (фиг. 2) аттенюатор 1 изменяет его амплитуду до необходимой величины без изменения формы напряжения, а затем усилитель-ограничитель 2 преобразует поступающий на его вход сигнал в прямоугольные импульсы 10, фронты которых точно соответствуют моментам перехода входного напряжения 9 через нуль. Прямоугольные импульсы 10 с выхода усилителя-ограничителя 2 поступают на счетный входС-триггера 3 и скачком потенциала из 1 в О опрокидывают его. На инверсном выходе триггера 3 устанавливается потенциал 1 (поз. 12), который с помощью инвертора 6 преобразуется в потенциал О (поз l4), который поступает на

вход S-триггера 3 и устанавливает последний в исходное состояние.

Вход усилителя-ограничителя 2 также соединен со входом инвертора 5 который инвертирует сигнал 10, поступающий на его вход с усилителя-ограничителя 2, На выходе инвертора

5формируется сигнал 1, который подается на счетный вход С-триггера , Работа триггера и инвертора 7 аналогична изложенной для триггера 3

и инвертора 6, а зпюры напряжений

на инверсном выходе триггера 3 и

выходе инвертора 7 приведены на

фиг, 2 поз. 13, 15Таким образом, на выходе инвертора 6 формируется сигнал , соответствующий моменту перехода через нуль входного напряжения 9 от положительного полупериода к отрицательному а на выходе инвертора 7 формируется сигнал 15, соответствующий переходу через нуль входного напряжения от отрицательного полупериода к положительному.Сигналы и 15 с выходов инверторов 6 и 7 подаются на входы схемы И-ИЕ, на выходе которой формируются импyльj:ы 16, соответствующие моментам перехода входного сигнала 9 через нуль. Длительность выходных импульсов 16 устройства определяется временем срабатывания инвертора

6(или 7) и временем установления Триггера 3 (или k) в исходное состоя ние. Длительность выходных импульсов

16 может увеличиваться путем включе.ния последовательно инверторам 6-7

дополнительных пар инверторов или же элементов задержки.

Устройство обладает более широкими функциональными возможностями формирует выходной,сигнал с удвоенной частотой входного сигнала при упрощенной схеме устройства.

Формула изобретения

Устройство для фиксации перехода периодического сигнала через нуль, содержащее аттенюатор, выход которого через усилитель-ограничитель соединен со счетным входом первого триггера, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены три инвертора, второй триггер и элемент И-НЕ, причем вход первого инвертора подключен к выходу усилителя-ограничителя, а выход к счетному входу второго триггера, выход которого через второй инвертор подключен к первому входу элемента И-НЕ и к сбросовому входу второго триггера, выход первого триггера через третий инвертор соединен с вторым входом элемента И-НЕ и со сбросовым входом первого триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2,Кушнир Ф.В. Савенко . Электрорадйоизмерения. Л,, Энергия, , 1975, с, 312 (прототип).

ш is

zv

Фие.2